JP3375609B2 - 粉体定量採取装置 - Google Patents

粉体定量採取装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、定量の粉体を採取
する装置に関し、特に石炭灰等の粉体を分析する分析装
置に定量の粉体を供給するための粉体採取装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】石炭火力発電プラントなどから多量の石
炭灰が排出される。排出された石炭灰は例えばコンクリ
ート等に有効利用されている。
【0003】石炭灰をコンクリート等に混入すると、コ
ンクリートの施工性を高めるためにセメントに添加する
空気連行剤(界面活性剤)が石炭灰中の未燃炭素分に吸
着されて効果を減ずる。したがって、石炭灰中の未燃炭
素分含有量を測定し、空気連行剤の添加量を調整しなけ
ればならない。
【0004】石炭灰中の未燃炭素分は、例えばメチレン
ブルー(MB)を試薬として測定される。MBは染料の
一種であり、MB溶液に石炭灰を懸濁すると石炭灰中の
未燃炭素分がMBを吸着して脱色するため、一定重量の
石炭灰に対する脱色の度合いを分光光度計で測定して未
燃炭素分含有量の指標とする。
【0005】そこで、MB吸着量を自動測定する分析装
置が強く望まれる。MB吸着量を自動測定する装置に
は、粉体状の石炭灰を規定量正確に採取する装置が必要
になる。
【0006】従来、粉体を少量採取する場合は、移送さ
れてくる試料をカップで受け、このカップ内の試料を耳
掻き状のサンプラーで掬い上げてサンプリングし、重量
を測定していた。この作業を自動化する場合、例えばサ
ンプラーの容量によってサンプリングされる粉体の量を
規定する方法が考えられる。しかし、灰種により比重と
空隙率が変化するため、容積あたりの灰の重量が異な
り、正確なサンプリングが行えない。
【0007】また、落下する粉体をカップで受けた場
合、試料分布が不均一になりやすく、特に上層と下層で
分級しやすい。灰の未燃成分は他の成分に比べ比重が小
さいため灰の上層に集中する傾向があり、この状態で従
来の方法でのサンプリングを行うと未燃炭素分が過大に
測定される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、粉体を採取する粉体採取装置におい
て、正確に一定重量の粉体を採取することができ、かつ
上下に層化しているサンプルにおいても偏りなくサンプ
ルを採取することができる粉体定量採取装置を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の粉体定量採取装置は、採取管と押出棒と押出棒
駆動機構と秤量機と演算装置を備え、採取管が粉体を取
り込む細管であり、押出棒が採取管の内径とほぼ等しい
径の棒体であって採取管に摺動自在に内蔵されており、
押出棒駆動機構が押出棒を駆動し保持して押出棒の位置
により採取管内に取り込む粉体の量を調整するものであ
る。秤量機は採取管の下方に備わっており、演算装置は
秤量機の測定結果を受けて演算を行うものである。押出
棒を適宜の位置に設定して採取管に粉体を取り込み、採
取管に取り込んだ粉体を秤量機に排出して重量を測定
し、秤量結果及び押出棒の位置をもとに希望量の粉体を
採取する押出棒の位置を演算装置により算出し、押出棒
駆動機構により押出棒の位置を調整して次回以降の採取
を行う。
【0010】本発明の粉体定量採取装置は、規定量の粉
体を採取し、分析装置等に配送するものである。採取管
内には押出棒の底面と採取管の内壁に囲まれ一方に開口
した空間が形成されており、サンプル容器中の粉体に採
取管を差し込み採取管内の空間に粉体を取り込んで採取
する。なお、採取された粉体はサンプル容器内における
垂直分布状態を保持したまま採取管に取り込まれる。
間の体積すなわち採取管の容量は押出棒の位置により増
減できるため、採取する粉体の容積を任意に調整でき
る。採取管に取り込んだ粉体を排出する際は、押出棒を
採取管の下端まで下げ、粉体を押し出して排出する。し
たがって、一定容積の粉体を容易に採取することができ
る。
【0011】一定重量の粉体を採取する際は、あらかじ
め粉体の比重を仮定し、それに基づいて採取するべき容
積を算出して押出棒の位置を設定し、サンプリングを行
う。続いてサンプリングした粉体を処理容器に排出し、
秤量機で重量を測定する。粉体の容積と秤量結果を基に
目的の重量を採取する押出棒の位置を算出し直し、押出
棒の位置を補正して目的の重量を採取する。複数の同量
のサンプルが必要な場合は、採取する際の押出棒の位置
を変化させなければ繰り返し同量の粉体を採取すること
ができる。
【0012】また、仮定した比重を基に1回目の採取で
採取目的量の約1/2を採取し、採取した粉体の重量を
測定し、誤差を補正して2回目の採取で採取目的量から
の不足分を採取して、2回の採取で目的量の粉体を採取
するようにしてもよい。2回目の採取で採取目的量に達
しなかった場合はさらに補正演算を行って3回目以降の
採取で不足分を追加しても良い。
【0013】以上の様に、本発明の粉体定量採取装置に
よれば、自動的に一定重量の粉体を正確に採取すること
ができる。本発明の粉体定量採取装置は、粉体を分析す
る分析装置に組み込んで用いても良いし、例えば薬剤等
を一定量採取して袋詰め等する装置に利用しても良い。
もちろん単独で用いても良い。
【0014】なお、押出棒駆動機構はパルスモーターを
利用して形成すると、押出棒の位置の調節が非常に容易
になり便利である。また、粉体が垂直方向に層化してい
るおそれがある場合、採取管を垂直に差し込んで粉体を
採取するようにすると粉体を偏りなく採取できる。
【0015】さらに、サンプル容器内の同じ箇所で連続
して採取を行わないように、採取毎に採取する位置を変
えると良い。また、採取管を断面サイズの異なるものに
交換できるようにすると、粉体の種類等必要に応じて粉
体採取量の制御精度を変えることができるため便利であ
る。
【0016】本発明の粉体定量採取装置には、さらに処
理テーブルと処理容器を備え、処理テーブルを垂直方向
及び水平方向に可動なものとして、処理テーブルにサン
プル容器を連結し、処理容器を切り離し可能に処理テー
ブルに接続して、サンプル容器と処理容器の位置を処理
テーブルによって切り替えるようにすると便利である。
処理テーブルを水平に駆動しサンプル容器を採取管の下
方に移動して採取を行い、処理容器を採取管の下方に移
動して採取管から処理容器に粉体を排出し、処理テーブ
ルを下方に駆動して処理容器を秤量機に載置し、測定結
果に影響しないように処理テーブルを処理容器から切り
離して秤量を行う。本態様の粉体定量採取装置では、処
理テーブルをゆっくり下降させて処理容器を静かに秤量
機に載せ、秤量機の振れを小さくすることができるの
で、速やかに秤量を行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の1
実施例における粉体定量採取装置の概念図である。
【0018】図1において、採取管1内に押出棒2が内
蔵されており、押出棒2の上部にパルスモーター3が配
されている。採取管1の下方に処理容器4が配されてお
り、処理容器4の下方に電子天秤5が設置されている。
処理容器4は上部に設けられたフランジが処理テーブル
6に設けられた孔に係合して処理テーブル6に支持され
ており、処理テーブル6には駆動装置7が備わってい
て、処理テーブル6の側方にサンプル容器8が連結され
ている。サンプル容器8には駆動装置9が備わってい
る。サンプル容器8の上方には投入管10が配されてお
り、下方には排出バケツ11が設置されている。電子天
秤5には演算装置12が接続されており、演算装置12
に指示操作装置13が接続されている。
【0019】採取管1は図示しない駆動機構により上下
に駆動されるようになっており、押出棒2はパルスモー
ター3により採取管1内を上下に駆動されるようになっ
ている。処理テーブル6は駆動装置7により上下、左右
に駆動される。サンプル容器8は駆動装置9により上下
方向に回転する。
【0020】本実施例の粉体定量採取装置は、採取管1
をサンプル容器8に差し込み、サンプル容器8内から定
量の粉体を採取管1に取り込んで保持し、押出棒2によ
って処理容器4に排出することで定量の粉体を採取する
ものである。採取管1の容量は押出棒2を上下すること
で増減される。押出棒2の位置はパルスモーター3によ
り正確に制御できるため、採取管1の容量を自由に設定
できる。したがって、一定容積の粉体を正確に採取でき
る。
【0021】一定重量の粉体を採取する際は、あらかじ
め粉体の比重を仮定し、目的重量の約1/2を採取する
位置に押出棒2を設定して1回目採取を行い、採取した
粉体の重量を測定し、採取した粉体の容積と重量を基に
押出棒2の位置を補正し、2回目の採取で不足分を採取
する。なお、2回の採取で目的重量を採取する場合は、
1回目の採取を目的重量の約1/2とすると1回目と2
回目の採取量がほぼ等しくなるため、高い精度を確保で
きる。2回目の採取で目的重量に達しなかった場合は3
回目以降の採取を行えばよい。
【0022】一定重量の粉体を採取する手順の詳細を図
2に示した。採取開始信号が入力されると(S1)、図
1に示した初期状態にある処理テーブル6を下降し(S
2)、空の状態の処理容器4を電子天秤5に載置して風
袋を測定し目盛りから差し引く(S3)。処理テーブル
6を上昇して位置を初期状態に戻し(S4)、投入管1
0より粉体を投下してサンプル容器8に粉体を受け入れ
る(S5)。
【0023】採取重量と粉体の仮定比重を手動で入力す
ると(S6)、入力された比重を基に採取重量の1/2
を採取する押出棒2の位置を算出し、パルスモーター3
に入力するパルス数P1を決定する(S7)。パルスモ
ーター3にP1のパルスを送り、押出棒2の位置を設定
する(S8)。
【0024】初期状態にある処理テーブル6を図中右に
移動し、サンプル容器8を採取管1の下方に移動する
(S9)。採取管1をサンプル容器8内に下降し(S1
0)、粉体を採取管1内に採取する(S11)。採取管
1を上昇してサンプル容器8から引き抜き(S12)、
処理テーブル6を左に移動して初期状態の位置に戻す
(S13)。
【0025】処理容器4が採取管1の下方に戻っている
ので、採取管1を処理容器4に挿入し押出棒2を下降し
て採取管1内に採取した粉体を処理容器4に排出する
(S14・S15)。採取管1を処理容器から引き抜き
(S16)、処理テーブル6を下降して粉体を装荷した
処理容器4を電子天秤5に載置する(S17)。電子天
秤5で秤量し(S18)、S6で入力された採取重量と
比較する。
【0026】粉体重量が採取重量より小さければ、処理
テーブル6を上昇し(S19)、秤量した粉体重量とS
7で算出したP1から採取重量に対する不足分を採取す
る押出棒2の位置を算出しパルス数P2を決定する(S
20)。P2に基づいて押出棒2の位置を再設定し、2
回目の採取を行う(S8〜S17)。2回目の採取で採
取した粉体の重量を秤量して再び設定値と比較し(S1
8)、不足していればS19に移行して3回目以降の採
取を行う。
【0027】S18で測定した粉体重量がS6で設定さ
れた採取重量と等しいかそれを越えていれば、処理テー
ブル6を上昇して初期状態の位置に戻し(S21)、サ
ンプル容器8を回転して(S22)粉体を排出バケツ1
1に排出し(S23)、採取を完了する(S24)。
【0028】以上の手順を経た結果、処理容器4にはS
6で設定した採取重量とほぼ等しい量の粉体が採取され
る。処理容器4は適宜分析装置等に配送することができ
る。なお各部は演算装置12が制御している。演算装置
12に接続された指示操作装置13から採取開始や設定
値の入力を行う。支持操作装置13では採取量の変更や
採取量の読みとりもできる。
【0029】以上の様に、本実施例の粉体定量採取装置
によれば、定量の粉体を自動的に正確に採取することが
できる。また本装置では、推定した比重が真の比重と離
れたものであっても自動的に補正して採取を行うため、
例えば石炭灰等比重や空隙率がサンプル毎に異なる粉体
でも正確に採取することができる。したがって、例えば
石炭灰のメチレンブルー吸着量を測定するMB計等に組
み込んで用いると非常に便利である。
【0030】石炭灰等の軽量の粉体を本実施例の粉体定
量採取装置で扱う場合は、サンプル容器8に粉体を受入
する際に粉体が上下に層化する可能性があるが、本実施
例の粉体定量採取装置では採取管1がほぼ垂直に粉体に
挿入されるため、垂直方向の成分分布に対して偏りなく
採取することができる。なお、2回目以降の採取では採
取管1の挿入位置を多少変化させるとよい。例えば、駆
動機構7を利用して処理テーブル6を図中左右に動かし
て新しい位置に挿入しても良い。また、採取管1を異な
る断面サイズのものに交換できるようにすると、粉体の
種類等必要に応じて採取量の制御精度を変えることがで
き非常に便利である。
【0031】本実施例の粉体定量採取装置では、処理テ
ーブル6を左右に駆動して採取管1下方の容器を切り替
えたが、採取管1を左右に駆動し採取管1がサンプル容
器8から処理容器6に移動するようにしても良い。ま
た、採取管1を上下に駆動して採取および排出を行った
が、採取管1を固定し処理テーブル6を上下に駆動して
採取及び排出を行っても良い。
【0032】なお、本実施例の粉体定量採取装置により
2gの粉体を採取した試験結果を表1に示す。12回採
取を行い、平均値は2.03g、最大値と最小値の差は
0.1gであった。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】以上説明した通り本発明の粉体定量採取
装置によれば、一定量の粉体を正確に採取することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例における粉体定量採取装置の
概念図である。
【図2】本発明の1実施例における粉体定量採取装置の
動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 採取管 2 押出棒 3 パルスモーター 4 処理容器 5 電子天秤 6 処理テーブル 7 駆動装置 8 サンプル容器 9 駆動機構 10 投入管 11 排出バケツ 12 演算装置 13 指示操作装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−269022(JP,A) 特開 平1−314936(JP,A) 特開 昭63−27719(JP,A) 特開 昭63−27718(JP,A) 特許2983781(JP,B2) 特許3053502(JP,B2) 特公 昭57−40455(JP,B2) 特公 昭45−39667(JP,B1) 特公 平5−43054(JP,B2) 特公 平3−80834(JP,B2) 田淵博義、湯浅幸一,“自動秤量シス テムの試作”,クロマトグラフィー,日 本,クトマトグラフィー科学会,1994年 4月25日,第15巻、第1号,p.21− 23 矢原一郎、佐藤雄志、森鼻俊光,“新 型粉体微量供給装置”,計測工事,日 本,社団法人日本計装工業会,2000年 9月25日,第20巻、第2号,p.29−33 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 1/00 - 1/44 JICSTファイル(JOIS)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉体が入ったサンプル容器から該粉体を
    採取する粉体定量採取装置であって、採取管と押出棒と
    押出棒駆動機構と秤量機と演算装置を備え、該採取管が
    前記粉体を取り込む細管であり、該押出棒が該採取管の
    内径とほぼ等しい径の棒体であって該採取管に摺動自在
    に内蔵されており、該押出棒を内蔵した前記採取管を前
    記サンプル容器中の粉体に差し込むと該粉体が該押出棒
    で仕切られた空間に入りこみ保持されて採取できるよう
    になっており、前記押出棒駆動機構が該押出棒を駆動し
    保持して該押出棒の位置により該採取管内に取り込む粉
    体の量を調整するものであり、前記秤量機が前記採取管
    の下方に備わっており、前記演算装置が該秤量機の測定
    結果を受けて演算を行うものであって、前記押出棒を適
    宜の位置に設定して前記採取管に前記粉体を取り込み、
    前記押出棒を該採取管の下端まで下げて該採取管に取り
    込んだ粉体を前記秤量機に排出して重量を測定し、秤量
    結果及び前記押出棒の位置をもとに採取希望量の粉体を
    採取する前記押出棒の位置を前記演算装置により算出
    し、前記押出棒駆動機構により前記押出棒の位置を調整
    して次回以降の採取を行うことを特徴とする粉体定量採
    取装置。
  2. 【請求項2】 1回目の採取で採取目的量の約1/2を
    採取し、該採取量をもとに前記採取目的量に対する不足
    分を採取しうる前記押出棒位置を算出し該押出棒を該位
    置に設定して2回目の採取を行い、前記採取目的量の粉
    体を採取することを特徴とする請求項1記載の粉体定量
    採取装置。
  3. 【請求項3】 前記押出棒駆動機構がパルスモーターに
    よって前記押出棒を駆動するものであることを特徴とす
    る請求項1または2記載の粉体定量採取装置。
  4. 【請求項4】 前記採取管を前記サンプル容器に鉛直方
    向に差し込んで前記粉体を採取することを特徴とする請
    求項1から3のいずれかに記載の粉体定量採取装置。
  5. 【請求項5】 前記採取管の前記サンプル容器への挿入
    位置を採取毎に変化させることができることを特徴とす
    る請求項1から4のいずれかに記載の粉体採取装置。
  6. 【請求項6】 前記採取管が異なる断面サイズのものに
    交換可能であることを特徴とする請求項1から5のいず
    れかに記載の粉体採取装置。
  7. 【請求項7】 さらに処理テーブル及び処理容器を備え
    ており、該処理テーブルが垂直方向及び水平方向に駆動
    可能なものであって前記サンプル容器が連結されてお
    り、前記処理容器が前記採取管が採取した前記粉体を受
    けるものであって切り離し可能に前記処理テーブルに接
    続していて、該処理テーブルを水平に駆動し前記サンプ
    ル容器を前記採取管の下方に移動して採取を行い、前記
    処理容器を前記採取管の下方に移動して該採取管から該
    処理容器に該粉体を排出し、前記処理テーブルを下方に
    駆動して該処理容器を前記秤量機に載置し切り離して秤
    量を行うことを特徴とする請求項1から6のいずれかに
    記載の粉体採取装置。
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矢原一郎、佐藤雄志、森鼻俊光,"新型粉体微量供給装置",計測工事,日本,社団法人日本計装工業会,2000年 9月25日,第20巻、第2号,p.29−33

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